CN100337120C - 雷达的路上静止物体探测方法 - Google Patents

雷达的路上静止物体探测方法 Download PDF

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Abstract

一种能够判定用雷达探测出的目标是否为路上静止物体的方法，包括：求出相对于距目标的距离的来自该目标的反射波的接收水平的变化，由该接收水平的变化，求出极大点和极小点的接收水平的差分，当得到的差分比规定阈值大时，判定上述目标为路上静止物体。另外，求出相对于极大点和极小点之间距离的斜率，当得到的斜率比规定的阈值大时，判定上述目标为路上静止物体。还有，求出极大点或极小点之间的距离，当得到的距离比规定的阈值小时，判定上述目标为路上静止物体。

Description

雷达的路上静止物体探测方法
技术领域
本发明涉及一种用雷达探测除车辆以外的路面上静止物体，例如从行驶的车辆上掉下的物品等的方法。
背景技术
在车辆间距控制中，使用车载雷达装置，向本车的前方发射雷达波束检测前面行驶的车辆等物体。作为雷达装置，有使用毫米波等电波的FM-CW雷达，或者使用激光的雷达。使用这些雷达装置，检测出到前面行驶车辆的距离、与前面行驶车辆的相对速度和前面车辆的正确位置，来进行车辆间距控制。
扫描式雷达在一定的时间内，以微小的步长(ステツプ)角度使雷达波束从左向右或从右向左转动，进行扫描。然后，在各步长的角度中从本车向前方的车辆发射波束，接收到来自前方车辆的反射波后进行处理，探测出前方车辆的存在，进而，检测出与前方车辆的距离和相对速度。
用现有的雷达判断被探测的目标是前方行驶的车辆，或是桥梁和标识等道路上方设置的构造物，是前方行驶车辆的情况下，将车辆作为控制对象的目标。
另一方面，被检测出的目标是静止物体的场合，该静止物体也是在路面上的静止物体。我们可以认为作为路面上存在的静止物体是从卡车上掉下来的瓦楞纸箱等货物，和被风从路边吹落下的广告牌等各种静止物体。这些道路上的静止物体的尺寸和形状是形形色色各不相同的，车辆有的可以驶越过去，也有的不能驶越过去。但是，关于这些物体的大小和形状等没有判断标准，即使车辆可以驶过前方的在道路上的静止物体，也将前方的静止物体认作车辆控制对象的目标，例如，在进行车辆间距控制的场合，就要进行减速控制等。判定这些静止物体不是目标，可以不作为控制对象考虑；可是，在路面上的静止物体中也有是不能驶越的物体，那么，在这种情况下，就应作为控制对象考虑。
因此，本发明提供一种用来判断用雷达探测的路面上静止的物体是否是不能驶越过的物体，即路上静止物体的方法。另外，本发明使用的雷达可以是扫描式的，也可以是非扫描式的。
发明内容
如果利用本发明雷达探测路上静止物体的方法，求出相对于目标距离的来自该目标的反射波的接收水平(レベル)的变化，由该接收水平的变化求出极大点和极小点的接收水平的差分，在得到的差分比规定的阈值大的情况下，将上述目标判定为路上静止物体。另外，求出相对于极大点和极小点之间距离的斜率，在得到的斜率比规定的阈值大的情况下，判定上述目标为路上静止物体。还有，求出极大点或极小点之间的距离，在得到的距离比规定的阈值小的情况下，判定上述目标为路上静止物体。进而，也可以组合上述探测方法。
另外，上述差分的阈值，斜率的阈值相对于目标距离而变化。进而，对于上述接收水平，对应于相对速度或本车速度，使滤波常数变化。
另外，本发明使用的雷达，可以是扫描式的，也可以是非扫描式的。还有，虽然以下说明中使用的是FM-CW雷达，但作为雷达，也不仅限于FM-CW雷达。
本发明根据接收水平的变化，用简单的方法就可以判定目标是否为不可以驶越的路上静止物体。而且，由于这时可以从极大点和极小点的值的差分、斜率、或者极大点或极小点之间的距离判定，所以，可以从其中进行选择。进而也可以组合这些方法，另外，由于阈值对应于目标距离和相对速度变化阈值，所以，可以更准确地进行判定。
附图说明
图1是展示使用雷达的车辆间距控制装置的结构概要的图。
图2是展示图1中信号处理电路3的结构的图。
图3是作为FM-CW雷达一例展示FM-CW雷达的结构的图。
图4是展示当路面上有静止物体存在时，从车辆发射的波束如何到达静止物体，并被反射回来的图。
图5是展示当路面上的静止物体的尺寸大，产生多通路的情况下，相对于车辆到物体的距离的雷达反射信号的接收水平变化的曲线图。
图6是展示极大点间或极小点间的图。
图7是展示对应距离如何改变阈值的图示。
图8是展示图5中所示曲线图的接收水平如何随相对速度被标绘的图示。
图9是相对速度和阈值的关系曲线图。
图10是展示在接收信号中含有噪声的情况下，相对于距离的接收水平变化的图示。
图11是展示在图10所示的曲线图中加有信号接收定时和滤波时的接收信号的水平的图示。
图12是展示滤波常数如何对应相对速度变化的图示。
图13是展示滤波常数根据车速而变化的情况，含有相对距离的噪声的接收水平的变化的图示。
图14A、14B是展示本发明方法的实施例的流程图。
具体实施方式
图1是展示本发明中使用的车辆间距控制装置的结构概要的图。雷达传感器部例如FM-CW雷达，具备雷达天线1、扫描机构2以及信号处理电路3。车辆间距控制ECU7接收来自转向传感器4、横摆率传感器5、车速传感器6以及雷达传感器部的信号处理电路3的信号，控制警报器8、制动器9和节流阀10等。并且，车辆间距控制ECU7也将信号传送到雷达传感器部的信号处理电路3。
图2是展示图1中的信号处理电路3的结构的图。信号处理电路3具备扫描角控制部11、雷达信号处理部12、控制对象识别部13。雷达信号处理部12，对来自雷达天线1的反射信号进行FFT处理，检出功率谱，计算出与目标的距离以及相对速度，并将该数据传送到控制对象识别部13。控制对象识别部13根据从雷达信号处理部12接收到的与目标的距离、相对速度以及从车辆间距控制ECU7接收到的从转向传感器4、横摆率传感器5、车速传感器6等所得到的车辆信息，对扫描角控制部11指示扫描角度的同时，识别作为控制对象的目标，并发送给车辆间距控制ECU7。扫描角控制部11在固定型雷达的情况下，控制弯道行驶时的扫描角度等；在扫描型雷达的情况下，控制扫描的扫描角度。扫描机构2接收来自扫描角控制部11的控制信号，以规定的角度顺序发射波束，进行扫描。
图3作为FM-CW雷达一例，表示双天线方式的FM-CW雷达的构成。如图所示，将来自调制信号发生器31的调制用信号施加到电压控制振荡器32，进行FM调制，将FM调制波通过天线AT发送到外部的同时，分出发送信号的一部分施加到混频器那样的频率变换器33。另一方面，通过接收天线AR接收前面行驶的车辆等目标所反射的反射信号，在频率变换器中与电压控制振荡器32的输出信号混合后，产生差拍信号，该差拍信号经基带滤波器34用A/D变换器35进行A/D变换，在CPU36采用高速傅里叶变换等进行信号处理，求出距离及相对速度。
以下说明通过图1以及图2所示的车辆间距控制装置的雷达，如何检测出路上静止物体。
图4展示了当路面上有静止物体存在时，从车辆21发射的波束b1、b2，是怎样到达静止物体并被反射的。在静止物体22的高度比较大的情况下，产生多通路(マルチパス)现象。如图4所示那样，直接到达静止物体22并反射的波束b1和由道路反射到达静止物体并反射，以相同的路径返回的波束b2那样的路径不同，即产生多通路。
图5是展示路面上静止物体的尺寸大，产生多通路的情况下，相对车辆到物体的距离，雷达的反射信号的接收水平变化的曲线图。在图5中，横轴表示从车辆到物体的距离，纵轴表示接收水平。产生多通路时，如图所示的那样，接收水平变化大；如果静止物体的尺寸大，接收水平也变化大。因此，根据接收水平变化的大小，可以判断静止物体尺寸是否大。利用这一点，本发明如下面所描述的那样，判断静止物体的大小尺寸。
<由极大值和极小值的差，进行判断>
如图5的曲线图所示的那样，产生多通路时，接收水平变化，出现极大点Pmax-1和Pmax-2等，以及极小点Pmin-1和Pmin-2等。例如，在这里求出极大点Pmax-2的值和极小点Pmin-1的值的差分，该差分比规定的值(阈值)大的情况，即：
Pmax-2-Pmin-1＞ΔP(阈值)时，判定为水平变化大，则静止物体的尺寸大，是路面上不可驶越的物体，即，判定为路面上的静止物体。另外，也可以用该时刻所得到的极大点和极小点求出差分，也可以如图5所示的那样，从行驶了一定距离后所得到的极大点、极小点中进行选择。在以下的实施例中也是相同的。
<由接收水平从极大点向极小点变化，或者从极小点向极大点变化时的对距离的斜率，进行判断>
产生多通路时，接收水平变化，相对从极大点向极小点变化，或者从极小点向极大点变化时的距离的斜率变大。因此，在图5中，例如，求出对于从Pmin-1向Pmax-2变化时的距离(D1→D2)的斜率，当其比规定的值(阈值)大的情况下，即：
(Pmax-2-Pmin-1)/(D2-D1)＞Δ(P/D)(阈值)时，判定水平变化大，判定为静止物体的尺寸大，是路上静止物体。在这种情况，即使求出了D1和D2的接收水平的斜率，也可以使用该时刻得到的最大点和最小点。
<由差分和斜率两者，进行判断>
上述差分比规定的值(阈值)大，即：
Pmax-2-Pmin-1＞ΔP并且，上述斜率比规定的值(阈值)大的情况，即：
(Pmax-2-Pmin-1)/(D2-D1)＞Δ(P/D)的情况，判断水平变化大，则判定静止物体的尺寸大，是路面上的静止物体。
<由极大点间或极小点间的距离，进行判断>
如图6所示的那样，在有多个极大点或极小点的情况下，求出极大点Pmax-1和Pmax-2之间的距离ΔDmax，或求出极小点Pmin-1和Pmin-2之间的距离ΔDmin，当这些值比规定的值(阈值)小时，即：
ΔDmax＜ΔD或者ΔDmin＜ΔD的情况下，判断水平变化大，判定静止物体的尺寸大，是路面上的静止物体。
多通路的产生随车辆和静止物体的距离而变化，在某个特定的距离发生得最多。因此，即使静止物体的尺寸相同，当车辆与静止物体处于特定的距离时，多发生多通路，在除此之外的距离中较少发生。因此，即使静止物体的尺寸相同，对应于车辆与静止物体的距离，接收水平的变化的大小也变化。因此，本发明中，上述差的阈值(ΔP)，也随着静止物体与车辆的距离而变化。
图7表示对应于距离上述阈值是如何变化的。如图所示的那样，在距离Dr处，发生多通路最多，因此，接收水平的变化变大。所以，在本发明中，阈值ΔP的值在距离Dr处为最大，而在其前后都逐渐变小。变化的形状如图所示，可以是阶梯状的，或者可以是曲线状。
同样，本发明中斜率的阈值Δ(P/D)，对应于静止物体与车辆的距离而变化。
如图5所示的曲线图的接收水平的值，是每次接收雷达信号标绘(プロツト)求得的。雷达信号以一定的时间间隔被接收。因此，当车辆在行驶中接收信号时，对距离而言的接收间隔，车辆的相对速度低，接收间隔小，而相对速度高，则接收间隔变大。
图8是展示图5所示的曲线图的接收水平随相对速度如何被标绘的图示。车辆的相对速度小的情况下，如图8中「·」所示，在一定的距离之间，可以多取信号接收的定时，可以比较准确地获取Pmax和Pmin。另一方面，车辆的相对速度高的情况下，如图8中「×」所示，由于在一定的距离之间无法多取信号接收的定时，所以Pmax以及Pmin的值比实际的值小。因此，本发明中ΔP的值随车辆的相对速度而变化。即，随着相对速度变高，阈值(ΔP的值)与相对速度低时相比，逐渐变小。
同样，本发明中斜率的阈值Δ(P/D)也随着相对速度变化。即，随着相对速度变高，阈值(Δ(P/D)的值)与相对速度低时相比逐渐变小。图9是展示相对速度与阈值关系的图示。随着相对速度变大，阈值变小。
虽然这里阈值随相对速度而变化，但是阈值也可以随本车的速度而变化。
图10和图5一样，是表示相对于距离接收水平的变化的图示。在图中，如Pn所示，是接收信号中含有噪声的情况，为消除噪声使用滤波器。图11是展示在图10所示的曲线图中，接收信号的定时「×」，和加了滤波器时的接收信号的水平「△」的图示。如图11所示的那样，加了滤波器时的接收信号水平的变化，比实际的小。
如前面图8中说明的那样，相对速度高时，无法多取信号接收的定时，其结果极大点和极小点的值比实际的变小。另外，如果加了上述那样的滤波器，接收信号的水平的变化比实际的变小。因此，在本发明中在加滤波器的情况下一律不加滤波器，而是使滤波常数对应相对速度或本车的速度变化。图12是展示其中的一个例子的图，在相对速度到某一个值之前，设为一定的滤波常数，如果超过这个值，使滤波常数逐渐变小，如果相对速度为其他的某个值时，将滤波常数设为0。这种情况也可以用本车的速度代替相对速度。
图13是表示本发明那样使滤波常数随车速变化的情况，相对于距离的接收水平的变化的曲线图。实线表示含有噪声的接收水平，虚线表示经过滤波情况下的接收水平。如图13所示，可以减小噪声的影响，接收信号的水平也不怎么变化。
图14A、14B是展示本发明实施例的流程图。在该流程图中，各步骤的判定，通过图1中的信号处理电路3进行。
首先，在S1中判定目标是否为正在靠近的目标。如果是正在靠近的目标，因为认为是静止物体，所以在S2中对应于相对速度或本车速度，对接收水平进行滤波处理。如前所述，车辆的相对速度高的情况下，极大点和极小点的差变小。为此，例如图12所示的那样，对接收水平进行滤波处理。
接着在S3中，判定接收水平增加的标志是否建立(树立)。如果标志已建立(Yes)，则在S4中判定接收水平是否比上一次增加。如果接收水平没有比上一次增加(No)，在S5中接收水平增加的标志取消(放倒)的同时，由于接收水平由增加变为减少，所以将此时刻的接收水平确定为极大点(S6)。另一方面，在S4中判定为接收水平在增加的情况下，由于接收水平不断增加，建立接收水平增加的标志(S7)，本次流程结束。
在S3中接收水平增加标志未建立的情况(No)下，进入S8，判定接收水平是否比上一次减少。如果是No，即，如果接收水平没有比上次减少，则接收水平增加的标志建立(S9)，由于接收水平由减少变为增大，所以，将此时刻的接收水平确定为极小点(S10)。之后，判定是否已确定了极大点和极小点两方(S11)。在确定了极大点和极小点两方的情况下(Yes)，在S12中计算接收水平的极大点和极小点的值的差分，以及相对接收水平的变化的距离的斜率。之后，相对于距目标的距离和相对速度，确定上述差分和斜率的阈值(S13)。这里，相对于距离的差分和斜率的阈值，如图7所示的曲线图那样变化。另一方面，相对于相对速度的差分和斜率的阈值，如图9所示的曲线图那样变化。这种情况下，也可以如上述那样，用本车的速度代替相对速度。
下面，在S14中判断差分是否比阈值大。如果是大的话(Yes)，判断相对于距离的极大点和极小点之间的斜率是否比阈值大(S15)。如果是Yes的话，判定目标是不能驶越的路面上的静止物体，即路上静止物体(S16)。另外，在S14中在判定差分比阈值大的情况下，也可以判定是路上静止物体。在S15中为No时，即差分比阈值大而斜率比阈值小时，判定是否有多个极大点或多个极小点(S17)。如果是Yes的话，判定极大点之间的距离或极小点之间的距离是否比阈值小(S18)。如果是Yes的话，判定目标为路上静止物体(S16)。在S17和S18中为No的情况下，不判定是否为路上静止物体，流程结束。另外，在S18中的判定，即，即使只判定极大点或极小点之间的距离是否比阈值小，也可以判定目标是否为路上静止物体。
在S8中是Yes时，即，接收水平比上次减少时，取消接收水平增加标志(S19)，根据上次和这次的接收水平的减少，预测下次的水平，在比噪声水平低的时候，为保持连续性，进行插补处理(S20)。这是为了如果接收水平变低看不见了，没有留下目标的数据，为保持连续性而进行的插补处理。因此，在这种情况下，不判定是否为路上静止物体，流程结束。

Claims (7)

1、一种雷达的路上静止物体探测方法，包括：求出相对于距目标的距离的来自该目标的反射波的接收水平的变化；由该接收水平的变化求出极大点和极小点，求出相邻的极大点和极小点的接收水平的差分，当得到的差分比规定的差分阈值大的情况下，判定上述目标为路上静止物体。
2、一种雷达的路上静止物体探测方法，包括：求出相对于距目标的距离的来自该目标的反射波的接收水平的变化；由该接收水平的变化求出极大点和极小点，求出相邻的极大点和极小点之间的接收水平的变化相对于该极大点和极小点之间对应距离的变化的比值，当得到的比值比规定的比值阈值大的情况下，判定上述目标为路上静止物体。
3、如权利要求1所述雷达的路上静止物体探测方法，其特征在于，上述相邻的极大点和极小点的接收水平的差分比规定的差分阈值大，并且上述相邻的极大点和极小点之间的接收水平的变化相对于该极大点和极小点之间对应距离的变化的比值比规定的比值阈值大的情况下，判定上述目标为路上静止物体。
4、一种雷达的路上静止物体探测方法，包括：求出相对于距目标的距离的来自该目标的反射波的接收水平的变化；由该接收水平的变化求出极大点和极小点，判定是否存在多个该极大点和极小点，当存在多个的情况下，求出相邻的极大点之间或极小点之间的距离，当得到的距离比规定的距离阈值小时，判定上述目标为路上静止物体。
5、如权利要求3所述雷达的路上静止物体探测方法，其特征在于，上述比值不比规定的比值阈值大的情况下，判定是否存在多个上述极大点或极小点，当存在多个极大点或极小点时，求出相邻的极大点之间或极小点之间的距离，当得到的距离比规定的距离阈值小的情况下，判定上述目标为路上静止物体。
6、如权利要求1-3中任何一个所述雷达的路上静止物体探测方法，其特征在于，对应距目标的距离，使上述差分阈值以及比值阈值变化。
7、如权利要求1-5中任何一个所述雷达的路上静止物体探测方法，其特征在于，对于上述接收水平对应相对速度或本车的速度，使滤波常数变化。
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